管桩生产线设计和工艺管理探讨(上篇)
4 与国外先进管桩工艺流程对比分析
中国和韩国的PHC管桩工艺流程图见图3。
图3 中国和韩国的PHC管桩工艺流程
管桩工艺流程设计和两方面因素相关,一方面是管桩的产品标准和生产工艺制度;另一方面是生产设备。两方面结合,决定了管桩工艺流程设计的先进程度,决定了自动化生产工艺实行的可能性。中国和韩国的管桩工艺流程是非常相似的,但韩国将部分设备作了较大的改进,如:设计了钢筋骨架在两跨车间之间的中转吊具、行车各种类型的自动吊具、张拉头板和尾板的转运设备、地面链条平移管模的设备等,这些设备的应用较好地解决了工艺流程中行车的“交叉”作业问题,降低劳动强度。故从总体上看,韩国工艺流程比中国的更合理,环境更好,值得借鉴。
日本的PHC管桩工艺流程图见图4。
图4 日本的PHC管桩工艺流程
从图4可以看出,日本的工艺采用了先合模,再张拉,最后再泵送混凝土进入桩模,这样完全解决了布料的难题,值得借鉴和研究。韩国的工艺在这一环节并没有太大的创新,与中国的布料方式类同,并没有真正意义上解决布料的难题,难以节省人力。只是产品的标准不同,其管桩的壁厚比较小,混凝土量不多,相对布料比较容易。
以PHC管桩为例,日本、韩国的PHC管桩产品和中国的PHC管桩最明显的差别是壁厚不同,具体对比见表3。
表3 中、日、韩PHC管桩壁厚长度对比表
由表3可得,中国的管桩标准与日本、韩国的标准有一定的差异,前者的管桩壁厚比后者的管桩壁厚增加10~30mm。国内生产φ400mm PHC管桩壁厚95mm和φ500mm管桩壁厚125mm的混凝土料堆积难度最大,劳动力大,解决这一工序的难题,确保产品质量,减少人力,是真正实现自动化生产的关键所在。
图5、图6分别为日本和韩国的管桩厂工艺平面布置图。
图5 日本PHC管桩厂工艺布置图
图6 韩国PHC管桩厂工艺布置图
对比图5和图6,可知,从减少人力、降低劳动强度、提高安全性、降低能耗等方面,日本的工艺都可以得到很好的保证,实现全自动化生产。其工艺较优环节主要有:①起重机的工作区域分工明确,互不干涉;起重机结构合理、功能齐全。②地面装骨架合模区和拆模区采用链条式或履带式传动桩模,降低了起重机的工作量,使地面工作和起重机工作紧密结合,有条不紊,整个工艺流程畅顺,不存在“倒流水”作业,也不存在交叉作业的现象。③采用先合模再泵送混凝土料的方式,大大降低了劳动强度,减少了人力,又使产品质量稳定可靠。④钢筋加工车间布局在成型车间装骨架、落骨架区的上层,采用两层厂房结构,完成钢筋骨架焊接后,自动升降机送至装骨架区,这样流程非常顺畅,既避免了落骨架工序和拆模工序的交叉作业现象,又节省用地。⑤装骨架区域和吊放桩模落骨架的区域分开。⑥采用先合模张拉再布混凝土料的工艺,张拉头部可拆卸倒余浆。
韩国的工艺生产流程和中国的类同,在布料工艺上没有大的改进,还没有实现大幅减少人员的目标。劳动强度较大的问题也还没有解决,例如:装骨架工序,仍然是人力在地面装骨架,没有降低劳动强度。合模拆模等工序一般也都采用人力操作,但现在也逐步开发有自动合模装置。此外,韩国工艺与中国相比,具有以下优点:①在地面,拆模场地和落骨架场地也采用了机械链条或履带带动,底模的移动采用了机械化,也减少了起重机的工作量,这两个场地都处理得较好。②起重机的自动夹具安全实用,比日本的起重机夹具轻便简单,投资少。③在清模的工序采用了翻转上模的设备,利于模具的保养和使用。④将装骨架区域和吊放桩模落骨架的区域分开,避免了交叉作业的现象,也没有“倒流水”作业。但生产过程模具中转的次数较多。
表4为中、日、韩工艺流程对比分析表。由表可得,日本的工艺流程完全实现了自动化的生产,而韩国的工艺流程和中国的工艺流程相接近,虽也有较大进步,但是并没有实现全自动化生产。
表4 中、日、韩工艺流程对比分析表
中国的设备厂家现已对部分设备进行了改进,例如,起重机的自动夹具、落骨架和拆模场地的机械化改造等,一方面通过设备的研发改造;另一方面逐步试验研究泵送混凝土,降低生产成本,改进生产工艺,向半自动化和全自动化的方向发展。
5 结语
管桩行业经过多年的发展,在生产工艺方面,各厂家也作了多方面的试验研究,例如在免蒸压管桩的研究应用、耐腐蚀性管桩的研究、余浆的循环利用、新型减水剂的应用、新型掺合料的应用等方面都取得了显著的成绩,且已经成功应用到生产实际。在生产设备方面,如变频技术的应用、裙板压边机设计、泵送混凝土布料方式、离心布料方式、新型自动夹具的应用、蒸养池供汽的自动控制系统、张拉自动控制、切筋镦头工序自动化生产设备、蒸压釜的自动控制等,也都成功应用于生产实践;在新产品开发研究和施工方面,如竹节管桩、大直径管桩、无端板接头管桩、机械接头、新型板桩等,拓展了桩基础的应用环境。随着行业的不断发展,厂家的技术人员、管理人员、科研机构、设备厂家的不断研究开发,中国的管桩行业正快速地进步,希望在不久的将来,管桩行业能真正实现全自动化生产,改善生产环境,成为具备现代化装备和高科技管理水平的行业,为国家的基础建设做出更大贡献。
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